[البالود]

كیف تعمل البطاریات الثانویة

أجزاء بطارية تخزين الحمض والرصاص
تحتوي غالبیة بطاريات

التخزين رصاص حامض على ست خلايا تحتوي كل خلیة على

مجموعتین من أقطاب الرصاص تسمى الصفائح. تفصل الصفائح

بعضھا عن بعضھا الآخر برقائق من البلاستیك أو المطاط. يحیط
محلول من حامض الكبريتیك والمسمى الالكترولیت، بھذه الصفائح.
يتصل كل قطب، والمنتھي على سطح البطارية بمجموعة من ھذه
الصفائح. فتحات التھوية بجدار البطارية تسمح بإضافة الماء إلى
الإلكترولیت، كما تسمح بتسريب الغازات الناتجة إلى الخارج .

صُمِّمَت البطاریة الثانویة بطریقة یمكن بھا عكس التفاعلات الكیمیائیة إلى الاتجاه المضاد. وتُمْكِّن ھذه المیزة من إعادة شحن البطاریة بكفاءة بعد نفاد الطاقة الكھربائیة التي یمكن تولیدھا. وأكثر أنواع البطاریات الثانویة شیوعًا ھي:

1- بطاریات التخزین رصاص حمض.

2- بطاریات التخزین نیكل كادمیوم.

****

بطاریات التخزین رصاص حمض .

تتكون من إناء مصنوع من البلاستیك أو المطاط المقَوَّى، وتحتوي على 3 6 ھیاكل، وكلّ ھیكل یحتوي على قطبین، كلّ قطب على ھیكل شبكي أو على ھیئة صفائح. الھیكل الخارجي لكلّ من ھذه الأقطاب على شكل صفیحة معدنیة مثقبة مصنَّعة من سبیكة الرصاص الأنتیمون.
تتم تعبئة ثقوب ھذه الھیاكل الشبكیة للقطب السالب بكتل من الرصاص الإسفنجي النّقي، وھذه الثقوب توجد على مسافات متساویةكما في حالة المصفاة أو المنخل .تحتوي الثقوب الموجودة بالقطب الموجب، على ثاني أكسید الرصاص،وھو مركب ناشئ عن ارتباط عنصري الرصاص والأكسجین یحیط
الإلكترولیت الذي یتكوّن من حمض الكبریتیك والماء بالأقطاب.

***

تتم التفاعلات الكیمیائیة خلال عملیة التفریغ بین مكوِّنات القطبین والإلكترولیت. تتفاعل ذرات الرصاص النقیة عند القطب السالب الموجودة في الإلكترولیت. تتكوّن كلّ من أیونات الكبریتات السالبة، وأیونات الھیدروجین ¸SO4--· بأیونات الكبریتات السالبة عند إذابة حمض الكبریتیك في الماء.

وبارتباط ذرات الرصاص بأیونات الكبریتات، تفقد كلّ ذرة رصاص ، ¸H+ اثنین من الإكترونات لتصبح جزئي كبریتات الرصاص الموجبة · PbSO4·.

وھذا یُمَثِّل التفاعل الكیمیائي عند القطب السالب كالآتي:

تتدفق الإلكترونات التي تفقدھا ذرات الرصاص من القطب السالب إلى القطب الموجب خلال الجھاز الذي یستھلك تیار الكھرباء. وتلتقط جزیئات ثاني أكسید الرصاص الإلكترونات عند القطب الموجب والتي تتفاعل بالتالي مع أیونات الھیدروجین وأیونات الكبریتات الموجودة في الإلكترولیت. ینتج عن ھذا التفاعل كلّ من كبریتات الرصاص والماء.

وبجمع كل من التفاعلات التي تحدث عند القطب الموجب والقطب السالب، یمكن تمثیل التفاعل العام الذي یحدث خلال استعمال البطاریة:

وعلى ذلك یستھلك حمض الكبریتیك، وینتج الماء أثناء استھلاك البطاریة

. وبالتدرج یصبح حمض الكبریتیك مخففًا بدرجة لا تسمح باستمراریة التفاعلات الكیمیائیة الضروریة.

ویمكن إعادة شحن البطاریة باستعمال شاحن البطاریة، وذلك عندما تفقد بطاریة الرصاص الحمض فعالیتھا لتولید الكھرباء.ویدفع شاحن البطاریة الإلكترونات فتمرّ خلال البطاریة في اتجاه مضاد لذلك الذي یتم خلال عملیة التفریغ. ویؤدي ھذا العمل إلى عكس التفاعلات الكیمیائیة التي تحدث أثناء عملیة تفریغ البطاریة. وتؤدي ھذه التفاعلات العكسیة التي تتمّ عند الشحن، إلى إعادة المواد المكوّنة للأقطاب إلى تركیبھا الأصلي. كما أنھا تؤدي إلى زیادة كمیة حمض الكبریتیك في الإلكترولیت إلى المستوى الضروري. ویمكن للبطاریة تولید الكھرباء مرّة ثانیة وذلك بعد إعادة شحنھا.

تمدّ بطاریات الرصاص الحمض الأجھزة الكھربائیة لكلّ من السیارات والشاحنات بالطاقة. كما أنھا تمد الغواصات بالطاقة، وتمد أیضًا كلاً من المستشفیات ومحطات معالجة الصرف الصحي، بالكھرباء في أوقات الطوارئ.